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紧密结合轨道机车发动机战略,GE运输利用3D打印制造更紧凑的部件

2018-10-8 9:16:05 点击:

    GE 运输(GE Transportation)最近在InnoTrans 交通技术展览会上表示,将借助GE在航空业务上的3D打印经验研发轨道机车部件。利用增材制造技术,可以使部件设计的更加紧凑,减少复杂轨道机车零部件的加工时间。如果早期测试取得成功,到2025年,GE将通过3D打印技术生产250个机车部件。

更加紧凑的机车发动机部件

        3D打印技术节省了铸造工序,节约了模具生产的时间,可以快速生产原型,这样部件的设计周期将会大幅减少。增材制造对于部件的复杂性不敏感,能够一次加工完成复杂的组件。以发动机热交换器为例,它具有2000个单独的零件,接头或焊点,而通过3D打印技术制造热交换器,就可以在设计时采用功能集成的设计方案。

GE locomotive

       GE运输表示,粘结剂喷射3D打印技术是非常适合于制造轨道机车部件的。虽然这些零部件在经过粘结剂喷射3D打印之后还需要在高温熔炉中进行烧结,比一些增材制造方法环节复杂一些,但该技术具有一些特有的优势,比如说成本低,可批量生产,打印速度快等。

 GE locomotive 3d printing 2

      GE运输的一个愿景是,使轨道机车发动机部件变得更加紧凑,他们在3D打印技术方面的发展也是与GE在轨道机车发动机战略部署紧密结合的。GE目前提供的是4000马力标准和4400马力标准的机车,为了丰富产品,GE正在实施“电池-柴油混合动力机车”项目,最终的目标是在城市和其他敏感环境区域内,重型货运列车仅依靠电池运行。但这种“混合”动力需要电池和超级电容器单元提供强大的动力。如果能通过增材制造先进技术制造设计更为紧凑的柴油发动机,那么就可以增加电池的空间,提供更强大的动力。

GE运输表示希望明年开始试用3D打印机车零件,以期待在未来十年中广泛采用增材制造技术。

block Review

       国内外多家轨道交通企业在使用3D打印技术,以增强竞争力。株洲市先进轨道交通装备制造业创新中心将对适用于轨道交通装备维保领域的3D打印技术进行产业孵化。运用3D打印技术打印轨道交通关键零部件,通过这一技术,可提高零件精密度、减少成本。

     在西门子铁路服务中心,安装了Stratasys 3D打印机,使用增材制造技术来辅助列车维护。利用这一技术,零件制造时间缩短了95%。将一系列创新数字技术整合在一起,可以显著提高客户铁路运营的效率,能够以更低的成本和更短的时间框架优化备件,延长使用寿命。此外,该中心还与道路与运输管理局合作,为无人驾驶的迪拜地铁提供3D打印部件。

       德国铁路股份公司通过3D打印技术进行机车零部件的维修,德国铁路公司在每个维修工作站中确定了至少一名或两名3D打印专家,并确定哪些零部件可以通过3D打印技术受益。事实证明,有很多火车零件适用于3D打印,包括咖啡机的备件、外挂钩、方向盘盖、头枕框架、盲人旅行者的盲文路标等等。德国铁路并不局限于使用一种3D打印技术,用于塑料打印的材料主要是PA-12尼龙材料,用于金属3D打印的材料主要是铝合金材料,德国铁路还开始通过3D打印来制造钛合金零件。

     在SpaceX举办的超级高铁车厢设计大赛(Hyperloop PodRace)上,3D打印机专家voxeljet(维捷)为荷兰Delft科技大学的作品Hyperloop POD提供了3D打印的PMMA熔模铸造模具用于铸造铝件,助力其夺得大赛的第二名。Delft科技大学设计了一个形状十分复杂的铝制吊舱悬挂系统,这样的产品需要采用熔模铸造工艺来完成。他们发现voxeljet(维捷)的PMMA材料带来非常出色的燃烧结果,达到非常低的灰分含量,并且膨胀系数低,所以陶瓷壳没有形成裂纹的风险,打印技术与材料技术的结合带来了优秀的铸造质量。在这个过程中,3D打印技术能够生产复杂铸件模具,不仅经济、高效而且还满足了复杂零件的细节要求。

     像航空航天工业那样,铁路/轨道机车制造企业在采用3D打印零件方面面临的主要挑战之一就是符合严格的安全要求。 由于乘客需要长时间乘坐,这对零件的抗磨损性和稳定性提出了很高的要求,列车的零件还需要满足阻燃的性能要求。